[1]Область техники, к которой относится изобретение.
[2]Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к обработке пищевых продуктов, в том числе мясных продуктов, высоким давлением для размягчения продукта и/или повышения его органолептических свойств.
[4]Существует ряд продуктов для улучшения потребительских свойств, которых необходимо их размягчить, т.е. увеличить меж структурные расстояния и ослабить меж структурное взаимодействие. Из продуктов питания к таким продуктам, прежде всего, относится мясо (особенно низших сортов), рыба, моллюски и т.д., некоторые виды продуктов растениеводства. Этот процесс особенно важен при приготовлении деликатесных блюд.
[5]Известен ряд способов размягчения продукта и улучшении его органолептических свойств основанных на термическом, механическом, акустическом, электрическом, химическом воздействии, или воздействии ударных волн.
[6]Наиболее известным способом улучшения потребительских свойств продуктов, например, мяса является его механическая тендеризация - т.е. способ размягчения тканей мяса путем накалывания или отбивания сырья. Частичное разрушение и разрыхление тканевых структур дает возможность улучшить консистенцию, сочность, увеличить проницаемость посолочных веществ и ускорить ферментативные процессы.
[7]Тендеризацию проводят на различного вида устройствах: валиках с насечкой или с клиновидными зубьями, пластинах с рифленой поверхностью или оснащенных иглами. Наиболее эффективным является сочетание тендеризации с массированием (тумблированием). Эти виды механической обработки сырья основаны на принципе использования энергии падения кусков мяса с некоторой высоты, удара их друг о друга, о выступы и стенки аппарата. При этом сырье подвергается интенсивным механическим деформациям, приводящим к повышению давления в месте контакта. Сжатие и расширение мышечной ткани, сопровождающееся возникновением переменных внутренних напряжений, обеспечивает интенсивное фильтрационное перераспределение рассола по системе пор и капилляров внутрь мяса.
[8]Из уровня техники известны способы размягчения мяса и устройства для их реализации, например, патенты РФ:
[9]- №2222197 Способ обработки пищевого продукта с использованием отраженных ударных волн и установка для его осуществления,
[10]- 2038018 Способ электрообработки парного кускового мяса и устройство для его осуществления,
[11]- 2035150 Способ электростимуляции говяжьих, бараньих и свиных туш и устройство для его осуществления,
[12]- 2214096 Устройство для массирования мясного сырья,
[13]- патент США №5273766.
[14]- патент США №5328403.
[15]- патент США №6120818.
[16]Известен способ приготовления мясных продуктов путем тепловой обработки их в 3 стадии, на второй и третьей из которых процесс ведут в варочных аппаратах. На второй и третьей стадиях тепловой обработки давление повышают до 1,5-2,5 атм посредством подачи в емкость сжатого воздуха, при этом вторую стадию осуществляют при 58-63°С, а третью при 78-82°С (см. патент РФ №1120954, МКИ А22С 11/00, БИ №40, 1984 г). Увеличение давления в данном случае осуществляют с целью повышения температуры кипения жидкости в варочном аппарате.
[17]Наиболее близким аналогом к настоящему изобретению (прототип) является способ переработки мяса маралов, включающий термическую обработку мяса в варочных аппаратах под действием избыточного давления в 3 стадии, отличающийся тем, что на первой стадии обработки ударным давлением в (5-7)⋅105 Па воздействуют на парное мясо в течение 3-5 ч, на второй стадии после сброса давления производят нагрев мяса до температуры 90°С, на третьей стадии повышают давление до (5-7)⋅105 Па и ведут процесс варки при температуре 130-150°С в течение 3-4 ч, при этом перед загрузкой варочного аппарата всю тушу разрубают на куски 6-8 см поперек длины мышц, а на второй стадии добавляют соль, жир, воду (см. патент РФ №2253999 от 13.10.2003 г., ПМК А22С 11\02).
[18]Основными недостатками известных технических решений, включая прототип, являются высокие энергетические затраты для приведения в действие устройств размягчения, сложность реализации выраженная в длительности обработки продукта, многостадийности и нескольких способах воздействия (избыточное давление, температура обработки), а так же недостаточно высокое качество получаемого продукта.
[19]Раскрытие сущности изобретения.
[20]Технической результатом настоящего изобретения является повышения качества и технологичности обработки продукта, снижение энергетических затрат.
[21]Указанная техническая задача решается тем, что в известном способе обработки пищевых продуктов, включающем обработку продукта высоким давлением, согласно изобретению, сначала размягчаемый продукт помещают в емкость с жидкостью, емкость герметизируют, затем подают в емкость газ или смесь газов под давлением, выдерживают продукт в водно-газовой емкости, в течение времени, определенного зависимостью 
, где:
[22]t - время выдержки продукта в секундах,
[23]Р - давления в емкости в мегапаскалях,
[24]затем резко сбрасывают давление в емкости, до уровня давления окружающей среды.
[25]Конкретизацией предлагаемого способа является то, что давление газа в емкости плавно увеличивают до диапазона 0,12-0,9 Мпа, а насыщение продукта раствсром регулируют изменением давления в емкости и длительностью нахождения продукта в жидкости с растворенным газом.
[26]Кроме того, в качестве газа (смеси газов) используют углекислый газ или воздух, а в качестве жидкости используют питьевую воду, и\или умягченную и/или очищенную и/или кипяченную и/или дистиллированную и/или деионизированную воду, или газированную углекислым газом воду, или питьевые напитки, причем увеличение давления в емкости осуществляют со скоростью не более 0,1 Мпа\мин, сброс давления до давления окружающей среды осуществляют не более чем за 1 мин. Время насыщения продукта газом находится в интервале от 3 до 12 часов, а по достижению необходимого давления газа в емкости, емкость отключают от источника газа.
[27]Теоретической основой предлагаемого способа являются:
[28]- закон Генри, согласно которому, растворимость газов в жидкости (если она химически не взаимодействует с растворителем) прямо пропорциональна давлению при заданной температуре;
[29]- причины кессонной болезни (в практике работы водолазов).
[30]При повышенном давлении газов над раствором парциальное давление газов в растворе растет до наступления равновесия, определяемого растворимостью газа в водном растворе. Вода является транспортом (средством доставки) газа в межтканевое, межволоконное, межклеточное и внутриклеточное пространство обрабатываемого продукта. Раствор, контактируя с межтканевой жидкостью продукта, отдает ей часть растворенного в растворе газа. Газ диффундирует в продукт, обогащая его, пока не будет достигнуто равновесие между парциальным давлением газа в растворе и в тканях продукта. После сброса давления до атмосферного и начинается процесс тендеризации за счет падения растворимости газа в межтканевой жидкости. Избыточно растворенный в тканях газ не успевает удаляться из продукта. Образующиеся газовые пузырьки перекрывают межтканевые поры, сдавливают ткани и разрывают их. Образующиеся разрывы заполняются окружающим продукт раствором, что делает продукт более сочным и нежным при дальнейшей тепловой обработке (варке, жарке и т.п.)
[31]Как известно, не все ткани одинаково быстро насыщаются газами. Если лимфа и кровь на 50% насыщаются за 5 минут, то мозговая субстанция - за 10, мышцы - за 20, жировая ткань - за 40, сухожилия и связки - за 75 минут. Для полного насыщения (до величины 98,5%) потребуется около 7 часов.
[32]Зависимость процента насыщения тканей газосодержащей жидкостью от условного времени описывается выражением:
[33]Y=(1-1\2х)⋅100%, где х - условная единица времени.
[34]На процесс насыщения продукта раствором жидкости со смесью газов также влияет скорость диффузии молекул раствора в продукт (содержащеюся в продукте жидкость). Согласно соотношению Эйнштейна - Смолуховского, с увеличением температуры растет скорость диффузии, однако известно, что с увеличением температуры растворимость газа в воде снижается. Скорость диффузии обратно пропорциональна давлению, т.е., чем меньше давление, тем выше скорость диффузии.
[35]Процесс полного насыщения продукта раствором жидкости со смесью газов происходит по достижению равновесия концентраций вещества в первоначально неоднородной среде, что определяется уравнениями Фика.
[36]Таким образом, процесс насыщения продукта раствором жидкости зависит от давления смеси газов в жидкости и времени выдержки продукта в емкости под давлением (время экспозиции), при условии не меняющейся окружающей температуры.
[37]Соответственно, время выдержки продукта для насыщения обратно пропорционально давлению. Для получения одинакового эффекта насыщения при разном давлении будет меняться время экспозиции.
[38]Насыщение раствором для различных продуктов, может происходить с различной скоростью при одинаковом давлении. Таким образом, необходимо предусматривать возможность регулировки уровня давления и времени обработки продукта для его насыщения.
[39]Эмпирическим путем, с учетом теоритических основ приведенных выше, была установлена зависимость времени насыщения продукта, выраженная формулой:
[40]
[41], где t - время выдержки продукта в секундах, а Р - давления в емкости в мегапаскалях.
[42]Также, эмпирическим путем было установлено, что предпочтительным давлением для реализации настоящего изобретения является давление в диапазоне 0,12-0,9 Мпа, а время обработки продукта (насыщения продукта раствором) находится в интервале от 3 до 9 часов. Предпочтительным является увеличение давления в емкости со скоростью не более 0,1 Мпа\мин, что препятствует «закупорке» внутренних «каналов» продукта, по которым идет насыщение продукта раствором.
[43]Также, на процесс насыщения продукта раствором влияет чистота воды. Учитывая силу осмотического давления, использование в качестве жидкости в растворе умягченной, очищенной, кипяченной, дистиллированной, деионизированной воды уменьшает необходимое время для насыщения продукта раствором и повышает качество обработки продукта. Использование умягченной, очищенной, кипяченной, дистиллированной, деионизированной воды для промывания продукта перед и/или после обработки продукта также повышает качество его обработки.
[44]По достижению необходимого давления в емкости, емкость возможно отключить от источника газа.
[45]В качестве газа (смеси газов) предпочтительно использовать углекислый газ или воздух, что обусловлено количественной растворимостью, а в качестве жидкости предпочтительно использовать воду, или газированную углекислым газом воду, или питьевые безалкогольные и алкогольные напитки.
[46]Сброс давления в емкости должен быть достаточно резким, преимущественно осуществляют не более чем за 1 мин. Со скоростью не менее 0,3-0,6 МПа/мин
[47]Осуществление изобретения.
[48]Ниже приведены примеры реализации предлагаемого технического решения.
[49]Пример 1. Кусок говядины разделили на две равные части по 600 г каждый. Первый кусок подвергли традиционному механическому процессу тендеризации, а второй - в соответствии с предлагаемым способом поместили в емкость с жидкостью (в качестве жидкости было использовано пиво), емкость за герметизировали, затем в нее подали газ (CO2), давление газа в емкости плавно (со скоростью 0,08 Мпа\мин) увеличили до 0,6 Мпа, по достижению необходимого давления газа в емкости, емкость отключили от источника газа. В полученной водно-газовой среде продукт содержали 6,5 часов, до насыщения его газом до заданной концентрации (98,5%), после чего давление в емкости в течение 10 сек. сбросили до давления окружающей среды. Газ, находящийся в клеточном и межклеточном пространстве продукта стал расширяться и резко покидать это пространство (произошел процесс «закипания», являющийся причиной кессонной болезни). При этом, обладая существенной энергией, он стал раздвигать и разрывать меж структурные связи испытываемого образца, придавая ему необходимые мягкость, пористость и эластичность.
[50]Затем оба куска объединили вместе и повергли кулинарной обработке по одному и тому же рецепту. Приготовленное таким образом блюдо было предъявлено пяти дегустаторам. Результат дегустации был оценен по пяти бальной системе и был единодушен. Оценка первого куска составила три балла, второго - пять баллов. Также было отмечено повышение биологической и пищевой ценности продукта. Поскольку, газ подавался из баллона, то затраты на проведенный по предлагаемому способу процесс оказались в 8 раз ниже затрат на механический способ, проведенный с первым образцом (сравнивалась стоимость дозаправки истраченного газа и стоимость электроэнергии затраченной на работу механического устройства тендеризации). Кроме того, технология этого процесса существенно упростилась в т.ч. за счет снижения количества операций.
[51]Пример 2. Во втором опыте было использовано филе индейки. Его так же разделили на две части и обе подвергли процедуре по предлагаемому способу. Отличием было только время содержания первого образца в водно-газовой среде - три часа. Второй образец, как и положено, насыщался растворенным газом шесть часов. Дегустация образцов показала, что существенно более высокими качествами обладал второй образец, выдержанный в жидкости, насыщенной газом 6 часов.
[52]Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит получить снижение энергетических затрат процесса размягчения продукта, повысить его качество и технологичность процесса за счет его упрощения.
где:
